Спектроскопия ядерного магнитного резонанса

Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР), основан на использовании электромагнитного излучения в радиочастотной области. В отличие от всех рассмотренных ранее спектроскопических методов, здесь происходит возбуждение атомных ядер.

Спектроскопия ЯМР - важнейший метод определения структуры органических молекул.

Большинство атомных ядер обладает собственным моментом импульса или ядерным спином р. Он характеризует магнитный момент ядра. Ядерный спин квантуется в соответствии с соотношением

где h - постоянная Планка; I- спиновое квантовое число.

Наиболее важные для спектроскопии ЯМР ядра *Н, 13С, 19F и 31Р имеют ядерный спин, равный 1/2. Спины ядер изотопов Си О равны нулю, не обладают магнитным моментом и непригодны для спектроскопии ЯМР.

Магнитный момент ядра р пропорционален его моменту импульса:

Коэффициент пропорциональности у называется гиромагнитным отношением. Он имеет размерность Тл/с (тесла на секунду) и свое значение для каждого ядра. Без внешнего магнитного поля расщепления уровней энергии ядер не наблюдается. В магнитном поле с плотностью магнитного потока В0 потенциальная энергия ядра равна

где т - магнитное квантовое число, которое может принимать значения 1,1-1,1-2, ...-/. Таким образом, в результате расщепления в магнитном поле всего имеется (2/+1) уровней энергии ядра. Они называются зее- мановскими ядерными уровнями.

При поглощении или испускании электромагнитного излучения существует соотношение между частотой излучения и плотностью магнитного потока:

Поведение ядра в магнитном поле можно представить в виде вращающегося гироскопа, который отклоняется под действием внешней силы. Такую силу создает магнитное поле, направленное вдоль «оси вращения» ядра. В результате отклонения этой оси происходит прецессия (рис. 2.13).

Частота прецессии ядра называется ларморовой частотой, ее рассчитывают по уравнению (2.39).

Магнитный момент ядра может располагаться вдоль или противоположно направлению магнитного поля. Разность энергий этих состояний связана с величиной угла прецессии:

Рис. 2.13. Прецессия вращающегося магнитного ядра под действием магнитного поля

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >